Control de convertidores trifásicos mediante imposición de dinámica y estimadores

Abstract

The present thesis is focused on the control of three-phase power converters using sliding-mode control (SMC) in abc frame. This work has been based on previous publications about the SMC applied to three-phase power converters. The main contribution of this Thesis is the deduction of different power converter models in order to be used in a Kalman filter (KF) algorithm. The main contribution is the deduction of a model for each power converter to be used in a Kalman filter. This proposal will allow to achieve a perfect decoupling between controllers in a more efficient way compared with the methods proposed in the state-of-the-art. It must be highlighted that the system behaviour can be modified according to the selected model which modifies the closed-loop dynamics according to some specific requirements, for instance to achieve active damping in voltage source inverters with LCL filter. In addition, the use of this estimator allows to obtain the PCC voltages free of noise and distortion even in the case of a highly distorted grid. The converters presented in this manuscript are a Voltage source inverter with LCL filter, a three-phase unity power factor rectifier and a three-phase active power filter. Esta tesis doctoral está centrada en el control de convertidores trifásicos utilizando control en modo deslizamiento en el marco de referencia abc. Los puntos de partida de este trabajo de investigación se basan en trabajos previos de control en modo deslizamiento aplicado a convertidores trifásicos, y en las bases teóricas de este tipo de control ampliamente utilizado en la Electrónica de Potencia. La principal aportación de esta tesis es la deducción de un modelo para cada uno de los convertidores tratados y su posterior utilización en un filtro de Kalman. Esta propuesta permitirá obtener un perfecto desacoplo entre controladores, cosa que hasta ahora no se había realizado de forma tan eficiente. Otra de las principales ventajas del método propuesto es la posibilidad de poder modificar el modelo del convertidor de acuerdo con unas determinadas especificaciones dinámicas, por ejemplo para obtener amortiguamiento activo en el caso de convertidores conectados a un filtro LCL. Cabe destacar que el uso de este estimador permite también estimar las tensiones del punto de conexión común, y por tanto obtener tres tensiones libres de ruido y distorsión incluso en el caso de una red altamente distorsionada. Los convertidores tratados en esta tesis son un rectificador trifásico con factor de potencia unitario, un filtro activo trifásico y un inversor trifásico con un filtro LCL.